Sử dụng hệ thống SCADA phân loại sản phẩm theo màu sắc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Đề tài:
SỬ DỤNG HỆ THỐNG SCADA PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC




Cán bộ hướng dẫn:

ThS. BÙI THÚC MINH
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN ĐỨC HẬU
Khóa 51

Khánh Hòa, 2013



TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ






ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Đề tài:
SỬ DỤNG HỆ THỐNG SCADA PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC




Cán bộ hướng dẫn:

ThS. BÙI THÚC MINH

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN ĐỨC HẬU
Khóa 51(2009-2013)






Khánh Hòa, 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên người nhận xét:
Chức danh: Đơn vị công tác:
Tên đồ án: Sử Dụng Hệ Thống Scada Phân Loại Sản Phẩm Theo Màu Sắc
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Hậu MSSV: 51130622
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Điện- Điện Tử Hệ: Chính quy Khóa: 51
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Chất lượng hình thức

2. Chất lượng nội dung


Khánh Hòa, ngày tháng năm 2012
Người nhận xét
3. Điểm đánh giá:







Điểm kết luận của Hội đồng chấm Đồ án

Điểm số Điểm bằng chữ

Khánh Hòa, ngày tháng 7 năm 2012
Thư ký Hội đồng Chủ tịch hội đồng
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
Bằng số Bằng chữ




i

LỜI CẢM ƠN
Trải qua bốn năm học đại học đầy căng thẳng và thú vị, em và các bạn trong lớp
51DDT đã được các thầy cô trong bộ môn cũng như toàn thể giảng viên trong toàn

trường truyền thụ những kiến thức thật quý giá và bổ ích cho tất cả chúng em. Vì vậy
lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn toàn bộ những giảng viên khoa Điện-Điện Tử
đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong những năm qua.
Tiếp theo em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Thúc Minh người đã trực tiếp và
tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn thầy.
Em cũng xin chân thành cảm ơn bố mẹ, người thân và bạn bè. Những người đã
giúp đỡ về mặt tinh thần cũng như vật chất rất nhiều để em có thể hoàn thành tốt đồ án
này. Xin chân thành cảm ơn mọi người.

Nha Trang, tháng 7 năm 2013
Sinh viên

Nguyễn Đức Hậu











ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH 4
1.1.1. Tổng quan 4
1.1.2. Chức năng chính của máy 4
1.2. MỘT SỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRONG THỰC TẾ 6
1.2.1. Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng 6
1.2.2. Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu 8
1.2.3. Phân loại sản phẩm theo màu sắc 9
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM STEP7 V11 11
2.1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 11
2.1.1. Chức năng hệ PLC 11
2.1.2. Cấu trúc phần cứng 13
2.1.2.1. Giới thiệu PLC S7-1200 13
2.1.2.2. Các module tín hiệu 16
2.1.2.3. Các module truyền thông 16
2.2. LÀM VIỆC VỚI PHẦN MỀM TIA PORTAL 17
2.2.1. Giới thiệu Simatic Step 7 V11 tích hợp lập trình PLC và HMI 17
2.2.2. Các kiểu xem khác nhau giúp công việc dễ dàng hơn 17
2.2.3. Trợ giúp người dùng khi cần 19
2.2.4. Kết nối giao thức TCP/IP 25
2.2.5. Giám sát và thực hiện chương trình 25
2.3. CÁC BẢNG HIỂN THỊ HMI 24
2.4. KỸ THUẬT LẬP TRÌNH 25
2.4.1. Vòng quét chương trình 25
2.4.2. Cấu trúc lập trình 26
2.4.2.1. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS 26
2.4.2.2. Hàm chức năng – FUNCTION 27

iii

2.5. ƯU ĐIỂM VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 28
2.5.1. Ưu điểm của hệ thống điều khiển PLC 27
2.5.2. Các ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC 26
CHƯƠNG 3 SCADA VỚI PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 30
3.1. KHÁI NIỆM SCADA 30
3.1.1. Các hệ thống SCADA 31
3.1.2. Cấu trúc của một hệ SCADA 31
3.2. PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE CHO S7-1200 32
3.2.1. Các đặc điểm chính 32
3.2.2. Các thành phần và chức năng cơ bản trong WinCC Flexible 34
CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU 38
4.1. MÔ HÌNH CƠ KHÍ 38
4.2. CẤU TẠO MÔ HÌNH 38
4.2.1. Khối cấp phôi 39
4.2.2. Khối băng tải 40
4.2.3. Khối cánh tay gắp phôi 43
4.2.3.1. Thanh ray trượt 43
4.2.3.2. Xi lanh khí nén (cylinder) 44
4.2.3.3. Van khí nén VQZ1121-5M-C4 46
4.2.3.4. Kẹp khí nén MHY2-10D 47
4.2.3.5. Động cơ SERVO MG996R điều khiển cánh tay gắp 47
4.2.3.6. Khối điều khiển IC 89C52 54
4.2.3.7. Khối cảm biến màu sắc dùng TCS230 57
4.2.3.8. Khối nguồn công suất 63
CHƯƠNG 5 THỰC THI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VỚI WINCC 65
5.1. LẬP TRÌNH PLC CHO MÔ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 65
5.1.1. Lưu đồ thuật toán và giản đồ xung 65
5.1.2. Phân địa chỉ vào ra và sơ đồ kết nối PLC 67

5.1.3. Viết chương trình PLC S7-1200 69
5.2. LẬP GIAO DIỆN WINCC VÀ KẾT NỐI GIÁM SÁT VỚI S7-1200 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 80


iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình tổng thể của máy 4
Hình 1.2. Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng bằng cân điện tử 6
Hình 1.3. Mô hình phân loại theo vật liệu 8
Hình 1.4. Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc của Nam Long 9
Hình 2.1. Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình 12
Hình 2.2. PLC S7-1200 13
Hình 2.3. PLC S7-1200 và bảng tín hiệu 15
Hình 2.4. PLC S7-1200 và module tín hiệu 16
Hình 2.5. PLC S7-1200 và module truyền thông 17
Hình 2.6. Kiểu xem Portal trong Step7 18
Hình 2.7. Kiểu xem Project trong Step7 19
Hình 2.8. Hệ thống thông tin trong Step7 21
Hình 2.9. In các chủ đề từ hệ thống thông tin 21
Hình 2.10. Giám sát và thực hiện chương trình 23
Hình 2.11. TP 400 Basic PN 24
Hình 2.12. KTP 600 Basic PN 24
Hình 2.13. KTP 1000 Basic PN 25
Hình 2.14. TP 1500 Basic PN 25
Hình 3.1. Cấu trúc của một hệ SCADA 31
Hình 3.2. Cửa sổ chính của Control Center 34

Hình 3.3. Quản lý các dự án Project 35
Hình 3.4. Màn hình creens 36
Hình 3.5. Thanh công cụ tool 36
Hình 4.1. Mô hình tổng thể 38
Hình 4.2. Hộp cấp phôi và cơ cấu đẩy phôi 39
Hình 4.3. Cơ cấu đẩy phôi 40
Hình 4.4. Băng tải và cơ cấu truyền động 40
Hình 4.5. Bộ truyền động băng tải 42
Hình 4.6. Băng tải hoàn chỉnh 42
Hình 4.7. Cánh tay gắp phôi và cơ cấu điều khiển 43
Hình 4.8. Thanh ray trượt 44
Hình 4.9. Cylinder loại CY1B 44
Hình 4.10. Đồ thị đặc tính làm việc của các Cylinder 45
v

Hình 4.11. Van khí nén VQZ1121-5M-C4 46
Hình 4.12. Kẹp khí nén MHY2-10D 47
Hình 4.13. Động cơ RC SERVO MG996R 48
Hình 4.14. Động cơ SERVO với cơ cấu cánh tay 48
Hình 4.15. Cấu tạo bên trong động cơ Servo 49
Hình 4.16. Điều khiển vị trí trục bằng điều xung PWM 50
Hình 4.17. Điều xung PWM thực tế động cơ mô hình tần số 60hz,1ms,1.5ms,2ms 51
Hình 4.18. Vôn kế động cơ Servo 52
Hình 4.19. Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C52 54
Hình 4.20. Sơ đồ chân của TCS230 57
Hình 4.21. Sơ đồ khối chức năng của cảm biến TCS230 58
Hình 4.22. Sơ đồ khối hệ thống đo màu 3 thành phần sử dụng cảm biến TCS230 59
Hình 4.23. Mạch thực nguồn sáng led và cảm biến TCS230 60
Hình 4.24. Hộp cảm biến 61
Hình 4.25. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến TCS230 61

Hình 4.26. Mạch in của khối cảm biến TCS230 62
Hình 4.27. Sơ đồ nguyên lý cảm biến phát hiện vật 62
Hình 4.28.Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật 63
Hình 4.29.Nguồn công suất động cơ băng tải và cánh tay gắp 63





















vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các kiểu và thông số CPU 14
Bảng 2.2. Các kiểu module truyền thông 15

Bảng 3.1. Các hệ thống SCADA 31
Bảng 4.1. Các loại Cylinder CY1B 45
Bảng 4.2. Chức năng các chân port 3 IC89C52 55
Bảng 4.3. Datasheet cảm biến màu TCS230 57
Bảng 4.4. Bảng phân địa chỉ vào ra 67























vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition
HMI Human Machine Interface
PLC Programmable Logic Control
WINCC Window Control Center
ZEN Là một bộ PLC cỡ nhỏ
LOGO bộ logic khả trình cỡ nhỏ PLC của Siemens
PANEL Màn hình HMI LCD
TIA Portal Totally Integrate Automation Portal
CPU Khối xử lý trung tâm
PROFINET Cổng giao tiếp mạng PLC
OB Khối tổ chức OGANIZATION BLOCKS
FC Funtions
MES Manufacturing Excution System
ERP Enterprise Resource Planning
SQL Cơ sở dữ liệu
Cylinder Xilanh khí nén
TCS230 Cảm biến màu
SB Bảng tín hiệu SB
CM Module truyền thông
VĐK Vi điều khiển




1

MỞ ĐẦU
 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa, việc ứng dụng tự động

hóa là xu thế chung trong công nghiệp hiện nay, hòa chung vào quá trình tự động hóa
trong sản xuất, khâu phân loại sản phẩm trong các dây chuyền công nghiệp là một ví
dụ điển hình. Trước kia, việc phân loại chủ yếu là dựa vào sức người, công việc này
đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự
chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ
thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Ứng dụng băng chuyền và các kỹ
thuật để phân loại sản phẩm hoàn toàn tự động ngày càng xuất hiện nhiều trong các
nhà máy, khu công nghiệp làm giảm chi phí lao động, thay thế con người để nâng cao
năng suất có thể làm việc ở những môi trường phức tạp, độc hại và nguy hiểm hiệu
quả rất nhiều so với phân loại bằng thủ công. Bên cạnh việc phân loại sản phẩm dựa
vào kích thước, hình dáng bao bì. các sản phẩm hiện nay còn đa dạng về số lượng màu
sắc khác nhau nên việc phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc là thực sự cần thiết trong
các nhà máy sản xuất bánh kẹo,bàn chải…
Tại việt Nam, ngành tự động hóa đã có nhiều bước tiến vượt bật. Các hệ thống
thu thập, giám sát, xử lý và điều khiển các quá trình công nghiệp Scada đã xuất hiện
ngày càng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Các module điều khiển lập
trình cỡ
nhỏ như Zen, Logo, PLC…cùng với các panel màn hình cảm ứng có thể điều khiển lập
trình ngày càng sử dụng rộng rãi giúp việc điều khiển ngày càng nhanh và dễ.
Với mong muốn được tìm hiểu và áp dụng sâu hơn các kiến thức đã được học về
vi điều khiển, cảm biến màu, hệ thống Scada với WinCC Flexible và nhất là PLC S7-
1200 vừa được siemens tài trợ cho bộ môn điện công nghiệp khoa Điện-Điện Tử
trường Đại Học Nha Trang năm 2013.
Từ những vấn đề này em đã chọn đồ án “ SỬ DỤNG HỆ THỐNG SCADA
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC”.
 Mục tiêu nghiên cứu
2

- Tìm hiểu tổng thể về các hệ thống phân loại sản phẩm: Các trang thiết bị trong dây
chuyền phân loại theo màu sắc, các cảm biến màu cần thiết và nguyên tắc hoạt động.

- Tìm hiểu về PLC Simatic s7-1200: Ngiên cứu cấu trúc phần cứng, cấu trúc bộ nhớ
S7-1200, tìm hiểu cách sử dụng phần mềm TIA Portal V11 để lập trình S7-1200.
- Tìm hiểu về phần mềm Wincc Flexible: Xây dựng phần mềm trong mô phỏng
Wincc cách liên kết giữa s7-1200 và Wincc Flexible.
- Thiết kế và thi công mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc: Phân loại được 3
loại sản phẩm màu sắc khác nhau theo yêu cầu.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phần mềm cho S7-1200 và Wincc, các lệnh để
điều khiển trong phần mềm đó, tìm hiểu các loại cảm biến màu sắc trong công nghiệp
hiện nay. Viết chương trình điều khiển và làm mô hình phân loại sản phẩm theo màu
sắc.
Phạm vi nghiên cứu: Lập trình phần mềm cho s7-1200, ứng dụng để điều khiển mô
hình và xây dựng mô hình mô phỏng trên Wincc Flexible với màn hình máy tính, tìm
hiểu tổng quan về mặt lý thuyết.
 Phương pháp nguyên cứu
- Nguyên cứu lý thuyết về cảm biến màu TCS230, các thiết bị khí nén, van điện từ
điều khiển khí nén và PLC S7-1200 với WINCC Flexible.
- Thi công mô hình và vận dụng lý thuyết trên vào mô hình.
 Bố cục đồ án
Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống: giới thiệu về mô hình phân loại sản phẩm
trong đồ án và các mô hình phân loại sản phẩm phục vụ trong học tập và công nghiệp.
Chương 2: Tổng quan về PLC S7-1200 và phần mềm Step 7 V11: Tìm hiểu về PLC
S7-1200, nghiên cứu về phần lập trình các tập lệnh của PLC và ứng dụng của nó.
Chương 3: Scada với phần mềm WinCC Flexible: Tìm hiểu tổng quan về SCADA
với phần mềm WINCC, cách lập trình WINCC để kết nối và giám sát với PLC S7-
1200.
Chương 4: Mô hình dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc: Vận dụng lý
thuyết nghiên cứu được để tiến hành làm mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc
3

Chương 5: Thực thi hệ thống điều khiển giám sát với WinCC: Lập trình giao diện
trên WINCC FLEXIBLE và tiến hành kết nối giám sát điều khiển mô hình với PLC
S7-1200.

4

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH
1.1.1. Tổng quan
Hiện nay các dây chuyền sản xuất đã được tự động và một trong đó cần có các
dây chuyền phân loại các sản phẩm. Trong đó có nhiều loại hệ thống phân loại sản
phẩm như phân loại theo chiều cao, phân loại theo khối lượng, phân loại theo vật liệu,
phân loại theo màu sắc… . Ở đây chúng em sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo
màu sắc với 3 màu chính là xanh dương, đỏ và đen.
Với yêu cầu thiết kế như vậy và áp dụng các kiến thức đã học, cũng như tham
khảo, học hỏi các đề tài thiết kế của các anh chị có phương pháp hoạt động gần giống
với nguyên lý của hệ thống chúng em, nên chúng em đã lựa chọn và đề ra phương án
thiết kế máy phân loại sản phẩm theo màu dựa trên nguyên lý hoạt động của mạch
điện khí nén, cảm biến màu TCS230 cùng với bộ PLC S7-1200 và WinCC Flexible.
1.1.2. Chức năng chính của máy
Cấp phôi và phân loại 3 màu sản phẩm: đỏ, xanh dương và đen.
Nguyên lý hoạt động:
Phôi được cấp vào đầu mỗi chu trình từ ống chứa phôi và được đẩy vào băng
tải thông qua một thanh trượt bằng cơ cấu đẩy phôi, phôi từ băng chuyền đi qua hộp
cảm biến ở đây phôi sẽ được nhận biết màu sắc thông qua cảm biến màu TCS230 và
truyền tín hiệu về khối xử lý trung tâm PLC S7-1200 để so sánh với các màu và khi
phôi đi ra khỏi hộp cảm biến thì sẽ đi đến cuối băng tải gặp cảm biến hồng ngoại phát
hiện vật khi đó băng tải sẽ dừng lại tiếp đó khối xử lý trung tâm PLC sẽ điều khiển
khối VĐK và cánh tay gắp các phôi tương ứng bỏ vào vị trí riêng của từng màu mà ta

đã lập trình từ trước, chu kỳ của máy cứ lập lại như vậy trong quá trình chạy.


5



Hình 1.1. Mô hình tổng thể của máy
1. Động cơ đẩy phôi 12v DC 2. Hộp cấp phôi
3. Hộp chứa phôi 4. Băng tải
5. PLC S7-1200 6. Hộp cảm biến màu sắc
7. Cánh tay gắp phôi 8. Hộp thả phôi
9. bánh răng và dây curoa 10. Động cơ kéo băng tải
11. Hộp điều khiển on/off 12. Động cơ Servo
• Thiết bị bao gồm
- Hệ thống băng tải.
- Hệ thống cấp phôi.
- Hệ thống điều khiển cánh tay gắp phôi kết hợp PLC và
VĐK.
- Hệ thống khí nén điện từ.
- Hệ thống cảm biến màu.
6


• Thông số kỹ thuật
- Chất liệu làm mô hình: Gỗ ép,sắt,mica.
- Kết nối với bộ điều khiển bên ngoài bằng Domino.
- Bộ nguồn input(220VAC, 50Hz)-Output(24VDC,9VDC,6VDC,5VDC-3A).
- Vận hành chọn sản phẩm bằng hệ thống Vale điện khí nén,Relay,các ly quang.
- Băng tải được kéo bằng động cơ có hộp số DC: 24VDC.

- Động cơ đẩy phôi có hộp số 12VDC.
- Cảm biến phát hiện vật bằng hồng ngoại 5VDC.
- Cảm biến phân biệt màu TCS230 6VDC.
- Piston đẩy Cylinder khí nén CY1B-300mm.
- Bộ kẹp gắp khí nén MHY2-10D.
- Bộ nguồn cung cấp cho thiết bị 24VDC, 3.5A.
- Phôi mẫu vật liệu xốp 5x5cm.
- Nút nhấn 24VDC.
- Đèn báo 24VDC.
- Bộ relay để điều khiển cách ly 24VDC.
1.2. MỘT SỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRONG THỰC TẾ
1.2.1. Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng

Hình 1.2. Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng bằng cân điện tử
7

Hệ thống cân điện tử cân kiểm tra dạng con lăn CWS02
• Cơ chế xác định khối lượng – phạm vi ứng dụng
- Xác định khối lượng toàn tải: tải trọng sản phẩm đặt hoàn toàn trên hệ thống
cân (bàn con lăn).
- Áp dụng cho các nguyên liệu cân dạng đóng gói (hộp, bao …).
• Hệ thống cân và điều khiển
- Phương pháp xác định khối lượng: sử dụng cảm biến lực cân điện tử
(loadcell), đảm bảo tiếp nhận và chuyển đổi giá trị khối lượng cân thành tín
hiệu điện một cách trung thực và chính xác cao.
- Bộ chỉ thị và điều khiển: chuyên dùng cho các hệ thống cân kiểm tra, hoạt
động ổn định trong môi trường công nghiệp.
- Hệ thống điều khiển bằng PLC hoặc board mạch, tùy thuộc mức độ yêu cầu,
kết hợp điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống nếu có yêu cầu.
• Đặc tính kỹ thuật

- Trọng lượng cân thông dụng: 50kg, 40kg, 25kg
- Sai số định lượng mỗi bao: +/- 0.1%.
- Nguồn điện sử dụng: 220V/50Hz.
• Vật tư chế tạo
- Khung bàn cân, hệ thống con lăn cân.
- Hệ thống con lăn ổn định tốc độ, kéo dãn khoảng cách sản phẩm và dẫn hướng
sản phẩm vào cân.
-Cảm biến lực (loadcell) tùy chọn: UTE – TAIWAN, Vishay – EU, VMC –
USA, AmCells – USA, Mettler Toledo – USA
- Bộ chỉ thị cân và điều khiển tùy chọn: BDE – TAIWAN, Laumas – Italy, AND
– Japan, Mettler Toledo – USA …


8

• Thiết bị phụ trợ:
- Phần mềm điều khiển, quản lý dữ liệu cân trên máy tính.
- Linh kiện, thiết bị khí nén.
- Hệ thống cơ khí loại bỏ sản phẩm lỗi.
- Hệ thống băng tải hoặc con lăn phụ.
1.2.2. Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu

Hình 1.3. Mô hình phân loại theo vật liệu
Model EDC-820 xuất xứ Việt Nam
• Đặc điểm chung
- Mô hình có chức năng phân loại sản phẩm theo vật liệu sắt, nhôm, phi kim…
- Hệ thống các cảm biến để phát hiện sản phẩm theo vật liệu.
- Vận hành chọn sản phẩm theo vật liệu bằng hệ thống điện khí nén.
- Hệ thống được lắp đặt và kết nối thành bộ giúp học viên dễ dàng tìm hiểu, lập
trình và vận hành hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu.

• Thông số kỹ thuật:
- Chất liệu bề mặt mô hình: Bảng Nhôm tiêu chuẩn EU, phủ Anod chống trầy.
- Kết nối với bộ điều khiển bên ngoài bằng Domino.
9

- Bộ nguồn cung cấp 220VAC, 50Hz.
- Cơ khí gá lắp mô hình bằng nhôm chuyên dụng tiêu chuẩn EU.
- Vận hành chọn sản phẩm bằng hệ thống Vale điện khí nén.
- Băng tải được kéo bằng động cơ 24VDC.
- Cảm biến NPN phát hiện vật liệu sắt 24VDC.
- Cảm biến NPN phát hiện vật liệu nhôm 24VDC.
- Cảm biến NPN phất hiện vật liệu phi kim 24 VDC.
- Piston đẩy: Φ16, 75mm.
- Bộ điều áp cho mô hình từ 0-1Mpa.
- Bộ nguồn cung cấp cho thiết bị 24VDC- 3.5A.
- Phôi mẫu chọn theo vật liệu.
- Nút nhấn báo khẩn: Φ25.
- Đèn báo 24VDC.
- Hệ thống công tắc để điều khiển bằng tay các cơ cấu chấp hành.
- Bộ hứng phôi.
- Bộ relay để điều khiển cách ly 24VDC.
1.2.3. Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Hình 1.4. Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc Nam Long
Tên sản phẩm: Hệ thống máy bóc vỏ lụa hạt điều tự động của Công ty Nam Long.
Nguyên lý hoạt động: hệ thống máy bóc vỏ và phân loại theo màu sắc.
10

Nam Long đã đi đầu trong việc nhập hệ thống máy bóc vỏ lụa tự động và một số
thiết bị phân loại theo màu sắc nhân điều với giá trị hơn 8 tỷ đồng góp phần vào việc

nâng cao chất lượng sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

























11

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM STEP7 V11

2.1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200
2.1.1. Chức năng hệ PLC
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết
bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ
các lệnh , thực hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình.
Mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các
yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và
tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho
việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ
nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU
trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương
trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị
nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của
chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm,
định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh
khác.
Để PLC có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải
có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có khối vi xử lý (CPU), hệ điều hành, bộ
nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổng vào ra để trao đổi dữ
liệu và giao tiếp với các đối tượng điều khiển.
12



Hình 2.1. Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình
điều khiển:
- Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu
hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
- Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã

nằm trong một khối xác định.
- CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng
PROFINET. Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua
các mạng RS232 hay RS485.





13

2.1.2. Cấu trúc phần cứng
2.1.2.1. Giới thiệu PLC S7-1200


Hình 2.2. PLC S7-1200
1: Bộ phận kết nối nguồn.
2: Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các
nắp che).
3: Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.
4: Bộ phận kết nối PROFINET của CPU.
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp
cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Kích thước vật lý(mm)

90x100x75 110x100x75
Bộ nhớ người dùng:
• Bộ nhớ làm việc

• Bộ nhớ nạp
• Bộ nhớ giữ lại

• 25kB
• 1MB
• 2KB

• 50KB
• 2MB
• 2K
I/O tích hợp cục bộ
• Kiểu số

• 6 ngõ vào/4 ngõ

• 8 ngõ vào/6 ngõ

• 14 ngõ vào/10 ngõ
14


• Kiểu tương tự
ra
• 2 ngõ ra
ra
• 2 ngõ ra
ra
• 2 ngõ ra
Kích thước ảnh tiến
trình

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)
Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte
Độ mở rộng các
module tín hiệu
Không 2 8
Bảng tín hiệu 1
Các module truyền
thông
3 (mở rộng về bên trái)
Các bộ đếm tốc độ cao
• Đơn pha

• Vuông pha
3
• 3 tại 100kHz

• 3 tại 80kHz
4
• 3 tại 100 kHz
1tại 30 kHz
• 3 tại 80 kHz
1tại 20 kHz

6
• 3 tại 100 kHz
2 tại 30 kHz
• 3 tại 80 kHz
2 tại 20 kHz
Các ngõ ra xung 2
Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ đồng
hồ thời gian thực
Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 40ºC
PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet
Tốc độ thực thi tính
toán thực
18 μs/lệnh
Tốc độ thực thi
Boolean
0,1 μs/lệnh
Bảng 2.1. Các kiểu và thông số CPU
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để
mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền
thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra Kết hợp In/Out